Laki Power Marries传感器和能量采集，以保护电网独家

毫无疑问，在当今世界，获得电力与清洁饮用水或住所一样是人类需求的基础。然而，建设和维护一个向所有人可靠传输电力的电网仍然是一个挑战，尤其是在极端天气的地方。

在这些恶劣的环境中，电网运营商遭受无法解释的频繁电网损坏，导致消费者电力损失，能源公司损失数百万美元的成本和维修费用。地球上很少有地方比冰岛更能体现这一挑战，因为冰岛北部的气候对电力基础设施造成了严重破坏。

 

奥斯卡·瓦尔特松（左）、奥斯瓦尔杜尔·克努森（中）和《关于电路的一切》的特约撰稿人杰克·赫兹（右）正在观看LKX-MULTI的原始原型

 

出于这种需求，冰岛公司Laki Power找到了一种通过使用创新和专有的硬件和软件解决方案来维护电网的解决方案。我有机会在Laki Power位于冰岛雷克雅未克的总部会见了首席执行官奥斯瓦尔杜尔·克努森和创始人兼首席技术官奥斯卡·瓦尔特松，第一手了解了公司、使命和技术。

 

极端天气下的电网故障

不幸的是，在环境极端的地方，输电线路和其他电网基础设施的损坏司空见惯。在理想的世界里，电网运营商将能够积极采取预防措施来避免这些灾难，但在实践中，这已被证明是一个极其困难的挑战。

在极端气候下，防止电网损坏如此困难的一个原因是，有太多的变量可能会影响电网。一些有限的例子包括导致线路舞动的大风、导致线路倒塌的冰块产生的重量，以及导致线路之间闪络和故障的空气盐度。与此同时，这些天气事件最有可能发生在偏远地区，在那里很难或不可能直接监测线路。

 

电网面临许多故障的风险。图片由Laki Power提供

 

结果是很可能出现停电，但电网运营商很少知道故障的确切原因。正如Knudsen所解释的，了解这些信息以处理它们是很重要的。

 

“电网运营商正试图理解为什么他们会在整个冬天停电七到八次。就目前情况来看，他们真的不知道原因，他们只知道自己停电了。”

 

如果不了解原因，就无法防止未来的失败。对消费者来说，这些故障是灾难性的，因为它们阻碍了关键任务地点的电力传输。对于电网运营商来说，这些故障也是灾难性的，因为它们的修复成本高达数千万美元。

 

当前解决方案的不足

解决这些挑战的方法是在电网上使用线路监测硬件来跟踪故障及其原因。然而，到目前为止，这些技术中的大多数都因一个主要缺点而失败：功率。

监测偏远地区的环境变量需要一个可以作为独立单元运行的网格监测设备。由于设备的远程部署，外部发电站到电网监控设备并不理想，仅使用电池的解决方案也不现实，因为设备的正常运行时间和功能受到电池寿命的限制。

一些解决方案试图使用感应能量采集，即设备通过传输线发出的磁场获取功率，但这些解决方案的效率较低。

正如克努森告诉我们的那样，“你会看到，放置在高压线上并通过感应的设备只产生几瓦特的功率。当你只有几瓦特可以工作时，你的实际能力有限。”

如果没有稳定和丰富的能源，线路监测设备的功能和有效性将仍然有限。

 

Laki Power的能源收集解决方案

Valtýsson是冰岛国家电力公司的一名长期员工，他看到了这一严峻的挑战，并决定为此做点什么。像所有伟大的公司一样，Laki Power随后在Valtřsson的车库里开始了工作。

正是在那里，他发明了关键技术，这是Laki今天所有解决方案的核心。这项技术是Laki的专利和专有感应能量采集架构。

如美国专利US 2020/0373850 A1所述，Valtýsson的发明是一种高效感应系统，用于从交流输电线路产生直流电力输出。该架构由围绕一根初级导线的多个次级绕组组成。

每个次级绕组连接到下游异步MOSFET整流桥，用于高效AC/DC转换，其输出可以相加以创建所需的输出轨道值。每个绕组还具有相关的控制电路，以选择性地去除绕组对输出的贡献，从而实现对输出功率的精确和动态控制。

 

单个次级绕组的系统架构。图片来自美国专利US 2020/0373850 A1

 

Valtýsson在描述该系统时表示，使用MOSFET作为整流器是一个重要的选择。

 

我们没有使用二极管作为整流器，因为整流器具有0.7伏的固有压降，而是使用MOSFET，它只在沟道电阻上有损耗，通常低于3米Ω. 正因为如此，我们的效率几乎达到98%，这使我们能够在几乎不产生热量的情况下实现高功率转换。”

 

因此，Valtýsson说，他们的技术通常可以从高压线产生100瓦到300瓦的功率。
 

解锁网格监控

凭借大功率、高效能源采集器的优势，Laki power现在能够创建具有前所未有功能的电网监控设备。除此之外，Laki还推出了两款主要产品：LKX MULTI和LKX-SURV。

 

LKX-MULTI。图片由Laki Power提供

 

MULTI是该公司的旗舰产品，是一种高功能的线路监控设备。该设备夹在输电线路导线周围，包含各种传感器，为电网运营商提供线路数据，如线路电流、倾斜、侧倾、驰振和振动。此外，该设备集成了环境传感器，用于跟踪盐度、表面污染、环境温度、湿度、大气压和风等数据。

在MULTI中，这些设备集成了摄像头，用于拍摄线路的照片和视频。SURV通过集成热成像和光学成像相机来增强MULT，此外还可以检测野火。

 

查看LKX-MULTI内部。图片由Laki Power提供

 

利用蜂窝连接，该设备通过Laki的设备仪表板间歇性地与电网运营商共享这些数据。为了功率效率和数据效率，只有在发生特定触发（例如线路间距超过可接受的阈值）时，诸如视频之类的高带宽数据才会被传送到仪表板。

有了这些数据，拉基电力公司使电网运营商能够了解线路故障的原因，并在故障迫在眉睫时采取预防措施。

Knudsen说：“操作员可以将大量数据和图像配对在一起，进行一些非常有趣的分析。”。

 

“我们提供实时数据，以便电网运营商能够采取实时行动，但这些组织也有很多人对情况进行事后分析。这些组织还可以使用捕获的数据来了解出了什么问题，然后进行一些机械更改或其他调整，试图防止未来出现故障。”

 

拉基电力公司的一个线路监控系统拍摄的图像显示了输电线路结冰。图片由Laki Power提供

 

刚开始

凭借一套创新的硬件和软件解决方案，Laki Power是一家有潜力解决重大挑战的公司。如今，该公司仍处于起步阶段，目前拥有一支9人的团队，刚刚开始在冰岛、希腊、土耳其、阿根廷、挪威和加拿大等地进行试点。

然而，展望未来，该公司有雄心勃勃的计划，包括获得资金、壮大团队，以及探索新技术，如用于自动、无人机线路监控的无人机充电站。其他未来计划可能包括在设备中添加机器学习技术，用于实时图像分类、威胁检测和预测。